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二进制是一种基于2的数制系统,其核心公式和运算规则如下:
一、基本运算公式
- 0 + 0 = 0
- 0 + 1 = 1
- 1 + 0 = 1
- 1 + 1 = 10(逢二进一)
- 示例:1010(二进制)+ 1011(二进制)= 10101(二进制)
乘法公式
- 0 × 0 = 0
- 0 × 1 = 0
- 1 × 0 = 0
- 1 × 1 = 1
- 示例:1010(二进制)× 1011(二进制)= 1101110(二进制)
减法公式
- 0 - 0 = 0
- 1 - 0 = 1
- 1 - 1 = 0
- 0 - 1 = 1(需借位)
除法公式
- 0 ÷ 1 = 0
- 1 ÷ 1 = 1
- 负数除法需特殊处理(如无符号右移)
二、位权与进制转换
位权表示:
从右往左依次为 $2^0, 2^1, 2^2, 2^3, dots$
例如:101(二进制)= $1×2^2 + 0×2^1 + 1×2^0 = 5$(十进制)
十进制转二进制:通过“除2取余法”
步骤:将十进制数不断除以2,记录余数,直到商为0,余数倒序排列
示例:将23.375转二进制:
$23 ÷ 2 = 11$ 余1,$11 ÷ 2 = 5$ 余1,$5 ÷ 2 = 2$ 余1,$2 ÷ 2 = 1$ 余0,$1 ÷ 2 = 0$ 余1,结果为10111.01(二进制)
二进制转十进制:按位权展开求和
例如:1101(二进制)= $1×2^3 + 1×2^2 + 0×2^1 + 1×2^0 = 13$(十进制)
三、应用与特点
计算机系统:因数字电路的“开/关”特性,二进制被广泛用于数据存储和传输
效率优势:二进制运算简化了逻辑电路设计,提高了计算速度
以上公式和规则是二进制运算的基础,掌握后可用于计算机编程、数据加密等领域。